DE4214569C1 - Schnellwechselvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schnellwechselvorrichtung für Erdbewegungsfahrzeuge zum Auswechseln von Arbeitsgeräten, die über einen an einem Ausleger der Erdbewegungsmaschine um eine horizontale Achse schwenkbaren Adapter mit diesem lösbar ver­ bunden sind, der als feste Klauen ausgebildete und als ver­ schiebbare Verriegelungsbolzen gelagerte Kupplungsglieder aufweist, denen damit korrespondierende Kupplungsglieder am Arbeitsgerät zugeordnet sind, von denen das eine Kupplungsglied eine Öffnungen für den Eintritt der verschiebbaren Kupplungs­ glieder aufweisende Riegelplatte ist und das andere Kupplungs­ glied eine von den Klauen zumindest teilweise umfaßte Kupp­ lungsachse bildet, wobei über die Widerlagerflächen der Kupp­ lungsglieder die Verspannung zwischen Adapter und Arbeitsgerät erfolgt.

Eine solche feste und verschiebbare Kupplungsglieder auf­ weisende Schnellwechselvorrichtung zeigt die EP-A 0 273 828. Da Raum für das Einschwenken und Ausschwenken des Adapters in das Arbeitsgerät gegenüber der Riegelplatte benötigt wird, ist die­ se entsprechend weit von der von den Klauen zu umgreifenden Kupplungsachse entfernt, so daß beim Kuppeln lediglich die Klauen mit der Kupplungsachse und die Bolzen mit den Öffnungen in der Riegelplatte verspannt werden. Durch diese Ausbildung der Kupplungsglieder bedingt erfolgt über die Widerlagerflächen der Kupplungsglieder lediglich ein einachsiges Verspannen zwi­ schen dem Arbeitsgerät und dem Adapter am Ausleger. Eine solche Verbindung ist aber nicht ausreichend steif für den schweren Erdbewegungsbetrieb. Darüber hinaus treten infolge der im we­ sentlichen nur linienförmigen Berührung zwischen den Kupplungs­ flächen während des Einsatzes des Erdbewegungsfahrzeuges hohe relative Flächenbelastungen an den Kupplungsgliedern auf.

Beides führt aber zu einem unerwünschten schnellen Verschleiß der Kupplungsglieder. Schließlich ist für den Wechsel von Ar­ beitsgeräten eine einweisende Hilfe für den Fahrer des Erdbe­ wegungsfahrzeuges notwendig.

Ferner sind Schnellwechselvorrichtungen bekannt, bei denen die gehäusefesten Kupplungsglieder eine Kupplungsachse am Ar­ beitsgerät und diese teilweise umfassende Aufnahmeklauen am Ausleger aufweisen, wobei das verschiebbar gelagerte Kupplungs­ glied ein federbelasteter Keil ist, der mit dem am Arbeitsgerät angeordneten festen Kupplungsglied in Form eines Hakens zu­ sammenwirkt, wobei der Keil außerhalb der Wirkstellung durch eine Sperrvorrichtung arretierbar ist, die beim Kupplungsvor­ gang zwischen dem Ausleger und dem Arbeitsgerät ausgelöst wird, so daß sich zwecks Verriegelung der Keil unter der Wirkung der Feder unter den Haken schiebt; vergleiche AT-B 389 906.

Es ist auch bekannt, die verschiebbaren Kupplungsglieder als Riegelbolzen auszubilden, die über ein Hebelgetriebe in zugeordnete Bohrungen einer Tragplatte des Arbeitsgerätes ein­ fahrbar sind; vergleiche DE-B 17 84 323.

Schließlich sind Schnellwechselvorrichtungen bekannt, bei denen als bewegliche Kupplungsglieder federbelastete Klinken vorgesehen sind, die im Kupplungszustand ein Gegen-Riegelteil übergreifen und durch äußeren Kraftangriff entgegen der Feder­ kraft entriegelbar sind; vergleiche DE-A 33 12 442.

Über die Eigenschaften der eingangs erläuterten Schnell­ wechselvorrichtung hinaus ist diesen Schnellwechselvorrichtun­ gen ferner gemeinsam die aufwendige Ausbildung und die Stör­ anfälligkeit unter Berücksichtigung des rauhen Einsatzes bei Erdbewegungsarbeiten. Auch ist mit diesen Schnellwechselvor­ richtungen das Ziel, ohne weiteres Hilfspersonal allein durch den Fahrer der Erdbewegungsmaschine einen Wechsel der Arbeits­ geräte durchzuführen, nicht erreichbar.

Andererseits besteht jedoch ein großer Bedarf an zuver­ lässig über lange Betriebszeiten arbeitenden und einfach zu bedienenden Schnellwechselvorrichtungen.

Ausgehend von der Schnellwechselvorrichtung nach der EP-A 0 273 828 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese der­ art weiterzubilden, daß unter Benutzung weniger und auch unter Berücksichtigung des unvermeidbaren Verschleißes über lange Betriebszeiten zuverlässig arbeitender Bauteile ein sicheres Verriegeln von Arbeitsgerät und Ausleger einer Erdbewegungs­ maschine allein vom Fahrer aus möglich wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die eine Widerlagerfläche der Kupplungsglieder des Adapters als beidseitig von den Klauen begrenzte zylindermantelförmige Widerlagerfläche ausgebildet ist zwecks Abstützung an der Man­ telfläche der Kupplungsachse des Arbeitsgerätes, während die andere Widerlagerfläche eben ausgebildet und zu einer gedach­ ten, beide Widerlagerflächen verbindenden Ebene geneigt an­ geordnet ist, daß die Riegelplatte eine der Widerlagerfläche des Adapters zugewandte und mit dieser korrespondierende und im Verriegelungszustand vollflächig aufliegende Widerlagerfläche aufweist, und daß die Widerlagerflächen mit den Flächen der verschiebbaren Kupplungsglieder und den mit diesen korrespon­ dierenden Öffnungen in der Riegelplatte ein ein Aufgleiten und Verspannen der einander zugewandten Widerlagerflächen von Adapter und Arbeitsgerät erzwingendes Keilgetriebe bilden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Kupp­ lungsflächen der verschiebbar gelagerten Kupplungsglieder des Adapters und der Kupplungsglieder des Arbeitsgerätes derart ausgebildet und einander zugeordnet, daß diese ein das Adapter­ gehäuse und die Adapterplatte miteinander verspannendes Keilge­ triebe bilden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Kupp­ lungsflächen der verschiebbaren Kupplungsglieder und die Kupp­ lungsflächen der zugeordneten Kupplungsglieder der Riegelplatte als über einen Umfangswinkel von etwa 180° miteinander korre­ spondierende Kegelmantelflächen ausgebildet, wobei die den Umfangswinkel auf 360° ergänzenden Umfangsteilflächen der der Riegelplatte zugeordneten Kupplungsglieder mit den zugeordneten Umfangsflächenbereichen der verschiebbaren Kupplungsglieder ein vorbestimmtes Lagerspiel einschließen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der dem Verriegeln dienen­ den Bauteile der Schnellwechselvorrichtung hat den Vorteil, daß beim Verriegelungsvorgang die Riegelbolzen im wesentlichen in der oberen Mantelflächenhälfte des kegelstumpfförmigen Berei­ ches eine tragende Funktion ausüben und die schräge Spannfläche des Adaptergehäuses vollflächig auf die schräge Spannfläche der Verriegelplatte aufgleitet, so daß mit dem Einleiten des Regel­ vorgangs gleichzeitig ein mehrachsiges Verspannen von Adapter und Arbeitsgerät erfolgt.

Während des Kupplungsvorgangs wird das Adaptergehäuse nach vorn gegen die Kupplungsachse gedrückt, und durch den vorzugs­ weise elliptisch ausgebildeten Freiraum zwischen Riegelbolzen und Durchbrüchen in der Riegelplatte ist gewährleistet, daß die Riegelbolzen ständig nachsetzen, sich also in die Verriege­ lungsposition bewegen können. Die unter Federspannung stehenden Riegelbolzen übernehmen somit eine Niederspannfunktion, wobei durch die Anlage der Aufnahmeklauen an der Kupplungsachse eine Flächenpressung zwischen den vorstehend erwähnten Schrägflächen entsteht.

Falls Toleranzen, verursacht durch Verschleiß, auftreten sollten, werden diese dadurch ausgeglichen, daß die federbeauf­ schlagten Riegelbolzen weiter in den Freiraum der Durchbrüche in der Riegelplatte vorgeschoben werden können.

Mittels der Zentrierorgane wird eine Vorzentrierung beim Absenken des Adaptergehäuses auf die dem Arbeitsgerät zugeord­ nete Adapterplatte erreicht, wodurch der Verriegelungsvorgang nicht nur erleichtert und ein Verschleiß infolge Verkantens zwischen Adaptergehäuse und Arbeitsgerät wesentlich verringert, sondern auch ein einweisungsfreies Wechseln von Arbeitsgeräten möglich wird.

Der Antrieb der Schaltwelle der Verriegelungsvorrichtung kann sowohl mechanisch als auch hydraulisch erfolgen, wobei in der mechanischen Ausführungsform ein Knickhebelmechanismus mit Verriegelung über den Totpunkt und bei der hydraulischen Aus­ führungsform die Anlenkung der Riegelbolzen über eine pendelnde Druckausgleichsbrücke und einen Hydraulikzylinder erfolgen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In ihr zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt der teilweise dem Ausleger einer Erdbewegungsmaschine und teilweise dem Arbeitsgerät zugeordneten Schnellwechselvorrichtung vor dem gegen­ seitigen Eingriff,

Fig. 2 die Schnellwechselvorrichtung nach Fig. 1 in Ein­ griff und

Fig. 3 eine Ansicht auf eine Einzelheit der Schnellwechsel­ vorrichtung in Richtung des Pfeiles 3 in Fig. 1.

Eine in Fig. 1 insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete Schnellwechselvorrichtung umfaßt einen Adapter, bestehend aus Adaptergehäuse 30 und Adapterplatte 12, von denen das Gehäuse 30 einem hier nicht dargestellten Auslegerarm einer ebenfalls nicht dargestellten Erdbewegungsmaschine und die Adapterplatte 12 dem ebenfalls nicht dargestellten Arbeitsgerät zugeordnet und mit diesen also fest verbunden sind.

Die Adapterplatte 12 umfaßt eine Grundplatte 14, auf der an dem einen Ende eine Riegelplatte 16 und an dem abgewandten Ende mittels Befestigungslaschen 17 eine Kupplungsachse 19 ver­ schweißt sind. Die Riegelplatte 16 weist auf der der Kupplungs­ achse zugewandten Seite eine Spannfläche 20 auf, die zur senkrechten Fläche 20′ um 3° bis 35°, vorzugsweise um 5° bis 15°, geneigt ist. Die Riegelplatte 16 ist ferner, wie ins­ besondere aus Fig. 3 zu ersehen ist, mit zwei im Abstand a voneinander angeordneten und im Querschnitt konisch ausgebilde­ ten Durchbrüchen 21 und 22 versehen. Der Konuswinkel der von Kegelmantelflächen begrenzten Durchbrüche ist entsprechend bemessen und beträgt im dargestellten Ausführungsbeispiel 5° bis 15°.

Diese 360° umfassenden Kegelmantelflächen der Durchbrüche 21 und 22 sind jeweils im gleichen Abstand zwei Zentren Z1 und Z2 zugeordnet, so daß jeweils zwei Kegelmantelteilflächen vorhan­ den sind, von denen die in bezug auf Fig. 1 untere Kegelman­ telteilfläche gegenüber der gedachten, die obere Kegelmantel­ teilfläche zu einem vollständigen Kegelstumpf ergänzende Kegelmantelteilfläche ein noch zu beschreibendes Lagerspiel S aufweist.

Das etwa quaderförmige Adaptergehäuse 30 weist an seinen Seitenflächen je eine Aufnahmeklaue 31 auf, die im eingefahre­ nen Zustand - vergleiche Fig. 2 - die Kupplungsachse 19 umgreifen. Die zwischen den Aufnahmeklauen 31 befindliche Stirnfläche des Gehäuses 30 geht in eine zylindermantelförmige Widerlagerfläche 32 über, die - wie ebenfalls Fig. 2 zeigt - im eingefahrenen Zustand sich an der Zylindermantelfläche der Kupplungsachse 19 abstützt.

Die abgewandte Stirnseite 34 ist um 3° bis 35°, vorzugsweise um 5° bis 15°, gegenüber der Senkrechten - korrespondierend zur Spannfläche 20 der Riegelplatte 16 - geneigt und weist eben­ falls zwei Durchbrüche 35 auf, durch die je ein im Gehäuse 30 längsverschieblich gelagerter Riegelbolzen 36 hindurchtreten kann.

Jeder Riegelbolzen 36 weist eine in einer Sackbohrung 37 angeordnete Feder 38 auf, die sich mit ihrem freien Ende auf einem Federteller 39 abstützt, dem die Stirnseite eines Winkelhebels 41 zugeordnet ist. Der Winkelhebel 41 ist mittels eines Verbindungsbolzens 42 an einem Schaltnocken 43 angelenkt, der mit einer Schaltwelle 44 fest verbunden ist. Über einen Verbindungsbolzen 45, der durch ein Langloch 46 am zugewandten Ende des Riegelbolzens 36 greift, ist der zugewandte Arm des Winkelhebels 41 mit dem Riegelbolzen 36 gelenkig verbunden.

Die vorstehend beschriebenen Teile bilden ein an sich bekanntes Kniehebelgetriebe, das über die Schaltwelle 44 angetrieben beim Bewegen von der in Fig. 1 gezeigten Ruhelage in die in Fig. 2 gezeigte Arbeitslage über die Totpunktlage hinaus - gedachte Verbindungslinie der Mittelpunkte von Schaltwelle 44 und Verbindungsbolzen 45 - bewegt und damit verriegelt ist. Auf diese Weise wird ein selbsttätiges Lösen der ausgefahrenen Riegelbolzen 36 aus der in Fig. 2 dargestellten Riegellage verhindert.

Die abgewandten Enden 50 der Riegelbolzen 36 sind kegelstumpf­ förmig mit einem Kegelwinkel von 5° bis 15° ausgebildet und korrespondieren mit den Durchbrüchen 21, 22 in der Riegelplatte 16, wie dies ebenfalls aus Fig. 2 deutlich erkennbar ist.

Zwecks Vorzentrierung beim Absenken des Adaptergehäuses 30 auf die Adapterplatte 12 des Arbeitsgerätes sind Zentrierorgane vorgesehen, von denen die dem Adaptergehäuse 30 zugeordneten Zentrierorgane als Zylinderstifte 52 (Fig. 1) ausgebildet sind, die in die ebene Stirnfläche 34 beidseitig der verschieb­ baren Riegelbolzen 36 liegen. Die der Riegelplatte 16 zugeord­ neten Zentrierorgane sind im Absenkweg des Adaptergehäuses 30 liegende Schrägflächen 51 (Fig. 3). Beim Absenken des Adapter­ gehäuses 30 auf die Adapterplatte 12 - siehe Fig. 1 - werden infolge der Schrägflächen 51 das Adaptergehäuse und damit die verschiebbaren Riegelbolzen 36 in bezug auf die Durchbrüche 21, 22 ausgerichtet und damit zentriert, so daß der Kupplungsvor­ gang zwischen Riegelbolzen 36 und Durchbrüchen 21, 22 störungs­ frei erfolgt.

Infolge der Exzentrizität - Lagerspiel S - der in bezug auf die Fig. 1 bis 3 unteren Kegelmantelteilflächen der Durchbrüche 21, 22 der Riegelplatte 16 liegen in der Eingriffsstellung gemäß Fig. 2 die kegelstumpfförmigen Endbereiche 50 der Riegelbolzen 36 lediglich an den oberen Kegelmantelteilflächen der Durchbrüche 21, 22, also über etwa 180° der Umfangsfläche an, während die Kegelmantelteilflächen der unteren Bereiche nicht anliegen sondern freiliegen, wie dies in Fig. 2 durch den Spalt S angedeutet ist. Hierzu sind die den Zentren Z1 zugeordneten Ebenen - vergleiche Fig. 3 - so ausgerichtet, so daß sie die Verbindungsbolzen 45 der Riegelbolzen 36 mittig schneiden und sind die Riegelbolzen 36 mittels entsprechend bemessener Gleitlager 49 im Adaptergehäuse 30 parallel geführt.

In dieser Eingriffsstellung, in der das Adaptergehäuse 30 zwischen der an der Kupplungsachse 19 anliegenden Widerlager­ fläche 32 und der Spannfläche 20 der Riegelplatte 16, die an der Stirnseite 34 des Adaptergehäuses anliegt, liegt, ver­ spannen die Riegelbolzen 36 das Adaptergehäuse 30 auf der Adapterplatte 12 infolge des beim Bewegen der Riegelbolzen 36 aus der in Fig. 1 dargestellten Ruhelage in die in Fig. 2 dargestellte Wirklage als Keilgetriebe wirkenden Kegelmantel­ teilflächen und bilden die zweite lastübertragende Lagerstelle der Schnellwechselvorrichtung, welch der die erste Lagerstelle bildenden Kupplungsachse 16, die von den Aufnahmenklauen 31 umfaßt ist, gegenüberliegt.

Selbstverständlich sind auch andere geometrische Formen der Spannflächen und Riegelflächen möglich, ohne daß hierbei der Erfindungsgedanke verlassen wird; beispielsweise sind anstelle von Kegelmantelflächen auch ebene Schrägflächen für die beweglichen Riegelorgane und deren zugeordnete gehäusefeste Kupplungsglieder möglich. Entscheidend ist lediglich, daß ein ausreichendes Lagerspiel S zwischen den betroffenen und ein Keilgetriebe bildenden Kupplungsgliedern vorhanden ist.

Claims (5)

1. Schnellwechselvorrichtung für Erdbewegungsfahrzeuge zum Auswechseln von Arbeitsgeräten, die über einen an einem Aus­ leger der Erdbewegungsmaschine um eine horizontale Achse schwenkbaren Adapter mit diesem lösbar verbunden sind, der als feste Klauen ausgebildete und als verschiebbare Verriegelungs­ bolzen gelagerte Kupplungsglieder aufweist, denen damit korres­ pondierende Kupplungsglieder am Arbeitsgerät zugeordnet sind, von denen das eine Kupplungsglied eine Öffnungen für den Ein­ tritt der verschiebbaren Kupplungsglieder aufweisende Riegel­ platte ist und das andere Kupplungsglied eine von den Klauen zumindest teilweise umfaßte Kupplungsachse bildet, wobei über die Widerlagerflächen der Kupplungsglieder die Verspannung zwischen Adapter und Arbeitsgerät erfolgt, dadurch gekennzeich­ net, daß die eine Widerlagerfläche (32) der Kupplungsglieder des Adapters (30) als beidseitig von den Klagen (31) begrenzte zylindermantelförmige Widerlagerfläche ausgebildet ist zwecks Abstützung an der Mantelfläche der Kupplungsachse (19) des Arbeitsgerätes, während die andere Widerlagerfläche (34) eben ausgebildet und zu einer gedachten, beide Widerlagerflächen (32, 34) verbindenden Ebene geneigt angeordnet ist, daß die Riegelplatte (16) eine der Widerlagerfläche (34) des Adapters (30) zugewandte und mit dieser korrespondierende und im Ver­ riegelungszustand vollflächig aufliegende Widerlagerfläche (20) aufweist und daß die Widerlagerflächen (34, 20) mit den Flä­ chen der verschiebbaren Kupplungsglieder und den mit diesen korrespondierenden Öffnungen in der Riegelplatte (16) ein ein Aufgleiten und Verspannen der einander zugewandten Widerlager­ flächen (34, 20; 32, 19) von Adapter und Arbeitsgerät erzwin­ gendes Keilgetriebe bilden.

2. Schnellwechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplungsflächen (50) der verschiebbaren Kupplungsglieder (36) und die Kupplungsflächen der zugeordneten Kupplungsglieder (21, 22) der Riegelplatte (16) als über einen Umfangswinkel von etwa 180° miteinander korrespondierende Kegelmantelflächen ausgebildet sind, und daß die den Umfangs­ winkel auf 360° ergänzenden Umfangsteilflächen der der Riegel­ platte (16) zugeordneten Kupplungsglieder (21, 22) mit den zugeordneten Umfangsflächenbereichen der verschiebbaren Kupp­ lungsglieder ein vorbestimmtes Lagerspiel (S) einschließen.

3. Schnellwechselvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Riegelbolzen (36) ausgebil­ deten verschiebbaren Kupplungsglieder 360° umfassende Umfangs­ flächen aufweisen, und daß die der Riegelplatte (16) zugeord­ neten und mit den Umfangsflächen (50) der verschiebbaren Kupp­ lungsglieder korrespondierenden Kupplungsglieder (21, 22) zwei in einem Abstand (S) angeordnete Zentren (Z1, Z2) aufweisen, von denen das eine Zentrum (Z1) zu dem zugeordneten Riegelbol­ zen (36) mittig liegt.

4. Schnellwechselvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Riegelbolzen (36) mittels Lagerhülsen (49) im Adaptergehäu­ se (30) parallel geführt und über eine gemeinsame Schaltwelle (44) mittels je eines Kniehebelgetriebes (41, 42, 43, 45) unter Zwischenschaltung je einer Druckfeder (38) aus der Ruhelage in die unterhalb der Totpunktlage liegende Wirkstellung überführ­ bar sind.

5. Schnellwechselvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Widerlagerflächen (20, 34) zur senkrechten Fläche (20′) eine Neigung von 3° bis 35°, vorzugsweise von 5° bis 15°, aufweisen und daß die Kupplungs­ flächen (50, 21, 22) der Neigung der Widerlagerflächen ent­ sprechende Neigungswinkel aufweisen.